Neu designte Permanentmagnete für den grünen Wandel (GREENE)

Permanentmagnete auf Basis von Neodym-Eisen-Bor (Nd-Fe-B) sind wichtige Bestandteile von Hightech-Produkten. Sie sind aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften sehr gefragt. Sie sind komplexe Materialien, die aus mehreren Phasen bestehen, und ihre Gesamtleistung wird durch eine hohe magnetische Remanenz (MR), die sich in der Magnetstärke widerspiegelt, und eine hohe intrinsische magnetische Koerzitivfeldstärke (Hc) bestimmt, die sie widerstandsfähig gegen Entmagnetisierung macht. Ihr maximales Energieprodukt setzt sich also sowohl aus der MR als auch aus der Hc zusammen.

Da Magnete bei hohen Temperaturen funktionieren müssen, wie z.B. in Traktionsmotoren von Elektrofahrzeugen, hat eine hohe Hc in der Regel Vorrang vor einer hohen MR, was sich negativ auf die mit der MR verbundenen Leistungsabgabe auswirkt. In konventionell gesinterten Magneten sind die NdFeB-Körner mikroskopisch klein und die Bereiche zwischen den Körnern werden als Korngrenzen bezeichnet. Wenn sie einer entmagnetisierenden Kraft ausgesetzt werden, beginnt die Entmagnetisierung an den Korngrenzen mit der Korngrenzen-Phase, bevor sie sich schnell ausbreitet und die Koerzitivfeldstärke des Magneten beeinflusst.

An dieser Stelle kommt GREENE ins Spiel: GREENE-Partner erweitern die Grenzen des Möglichen in der Materialwissenschaft, indem sie einkörnige Nd-Fe-B-Permanentmagnete mit einer neuen Korngrenzfläche entwickeln, wodurch der SE-Anteil der Magnete verringert werden kann. Die neuen GREENE-Magnete werden so ressourceneffizienter und weisen eine um etwa 20 % höhere Koerzitivfeldstärke, eine um 10 % höhere magnetische Remanenz und ein um 20 % höheres maximales Energieprodukt auf.

Im ersten Schritt werden mithilfe mikromagnetischer Simulationen und computergestützter Thermodynamik neue Korngrenzen und -flächen geschaffen. Nach einer ersten Testphase wird die Technologie dann auf isolierte Körner aus recycelten und frischen Materialströmen angewendet, um eine neue Form von Nd-Fe-B-Magneten zu entwickeln. Am Ende des Projekts wird das Magnetherstellungssystem in einer realen Betriebsumgebung eingesetzt.

Um dieses ehrgeizige Vorhaben zu verwirklichen, haben sich 15 europäische Partner mit herausragender Expertise in ihren jeweiligen Fachgebieten zusammengeschlossen, darunter führende Materialwissenschaftler, Magnethersteller und -recycler, Experten für Lebenszyklusanalysen sowie Endverbraucher. Einige von ihnen haben bereits in Vorgängerprojekten wie SUSMAGPRO, INSPIRES und REEsilience zusammengearbeitet. Koordinator des Projekts ist das slowenische Jožef Stefan Institut.

Als Projektpartner ist das Steinbeis Europa Zentrum verantwortlich für Öffentlichkeitsarbeit und Kooperation mit verwandten Projekten und Initiativen, sowie die Entwicklung von Strategien für die Übernahme, Vermarktung und Industrialisierung der Ergebnisse über das Projektende hinaus und unterstützt den Koordinator beim administrativen und finanziellen Projektmanagement.

Weitere Informationen:

• Projektname (Akronym): GREENE
• Förderung: Europäische Kommission, Programm Horizont Europa, Fördernummer #101129888
• Förderbudget für alle Partner: 8 Mio. EUR
• Beteiligte Länder: Deutschland, Frankreich, Italien, Niederlande, Österreich, Slowenien, Spanien, Ukraine
• Projektlaufzeit: 06/2024 - 05/2028